1、高速公路联网电子不停车收费工程建设项目方 案 设 计公司： 北京北大千方科技有限公司 日期： 2010 年 6 月一、概述1.1、项目背景国家正在大力推行智能交通建设，加快高速公路联网收费和联网不停车收费已经作为“十二五”高速公路建设和智能交通工作的重点工作。国家推行高速公路联网收费和联网不停车收费主要目的共有三点：一是建立和谐社会和满足人民群众需求；二是节约能源和实现绿色出行；三是提高高速公路使用效率。1.2、项目建设目标高速公路联网电子不停车收费工程建设项目，将按照“统一标准、互联互通、统筹规划，务求实效”的原则，实现以下高速公路联网电子收费系统建设项目总体目标：1. 扩大电子不停车收费系
2、统覆盖范围，显著提高高速公路收费站通行能力。2. 健全高速公路电子不停车收费的相关标准规范体系，为全面实施高速公路电子不停车收费奠定基础。3. 运用现代经营方式，依托信息技术，逐步建成覆盖面广、服务优质的高速公路电子不停车收费客户服务体系。1.3、项目建设原则所选用的硬件设备、应用软件及技术方案应至少遵循下述原则：1. 标准化整个系统的技术体系和技术路线，应遵循国家、交通运输部和各省相关的技术规范、标准。2. 先进性应用系统需要采用成熟、先进的技术和设备，确保系统技术的先进性。3. 易用性应用软件应与各省高速公路体制、管理模式相适应；充分考虑使用人员的能力和素质、专业结构、业务需求情况，做到易
3、学易用、操作简便。4. 可靠性承包人在设计软、硬件方案时，要充分考虑系统运行时所可能发生各种情况，采用高可靠性的产品和技术，提高整体系统的安全能力、应变能力和容错能力。5. 可维护性应能使管理员通过集中控制台方便地配置、监视、控制、诊断整个系统，并且能够监视和控制用户情况、提高效率、消除隐患。管理人员可通过系统管理功能和权限管理方便地维护和管理该系统。6. 可扩展性开发的系统必须充分考虑到与已有系统、其它单位系统以及将来待开发系统之间的互联。并能够顺利、平稳地向更新的技术过渡。7. 安全性防止系统外部成员的非法入侵以及操作人员的越级操作，避免遭受攻击。另外，系统开发要选用的数据库平台，要充分保
4、证了数据处理、存储的效率和安全性，以及重要数据的完整性、一致性和可恢复性。1.4、项目建设依据1. 收费公路联网收费技术要求 （交通部 2007 年第 35 号公告） ；2. 高速公路区域联网不停车收费示范工程暂行技术要求 （交公路发【2008】275 号） ；3. 电子收费 专用短程通信系列标准 GB/T 20851.14-2007；4. 国内外机电系统设计、施工的标准及规范；二、ETC 车道系统技术要求2.1、系统功能及构成ETC 系统主要由 ETC 车道系统、收费站系统及传输网络组成。2.1.1、ETC 车道系统构成电子不停车收费车道分为入口车道、出口车道。入口、出口电子收费车道系统的配
5、置设备基本一致，主要由车道控制器、路侧设备、车牌抓拍识别设备、自动栏杆、报警设备、信息显示屏、雨棚信号灯、车道信号灯、车辆检测器及车道摄像机等组成。ETC 车道收费系统由硬件和软件两部分组成。硬件设备主要包括：车道计算机、车道控制器、收费员终端（显示器、收费键盘）、路侧读写设备、雨棚信号灯、车道通行信号灯、高速自动栏杆、车牌自动识别设备、点阵式费额显示器、车辆检测器、车道摄像机及视频分配器等。软件系统主要包括入口车道系统、出口车道系统，实现自动标识电子标签，自动读取车辆信息，保存车辆的入出口站信息，根据计费规则完成各种车辆的消费扣款。详见下图。车 道 控 制 机风 扇机 箱键 盘接 口键 盘显
6、 示器 接口显 示 器 网 卡双 绞 线收 费 亭 收 费 岛 收 费 车 道数 字I/O接 口鼠 标接 口 车 道 信 号 灯（ 报 警 器 ）其 它 车 道交 换 机 RS2320v电 源24V电 源鼠 标地 线 视 频 电 缆字符叠加器 OUTIN视频捕捉卡 视 频 分 配 器自 动 栏 杆 线 圈线 圈车 辆 检 测 器 雨 棚 信 号 灯过电压保护数 字输 入输 出接 口 板车 道 摄 像 机车 辆 检 测 器路 侧 控 制 器雾 灯通 信 系 统通 信 系 统至 路 段 分 中 心 费 额 显 示 器RS23车 道 控 制 器车 道 读 写 天 线车 牌 识 别 系 统RS23收
7、费 分 中 心至 路 段 分 中心 交 换 机环 形 线 圈数 据接 口ETC 车道系统构成图ETC 系统具体流程如下：1. 探测车辆的到来和离开并对车辆进行计数，并传送检测结果。结合车辆识别可判断来车是否有 OBU。2. 当车辆通过车道时，抓拍设备自动对车辆图像进行抓拍并保存。3. 在专用入口车道将入口收费站、车型等信息写入 ETC 预付卡；4. 在专用出口车道根据车辆经过的入口收费站、标识站、车型信息，查费率表，计算通行费金额，回写出口标识，通过复合消费完成扣款操作； 5. 在专用合建站出口车道根据车辆经过的入口收费站、标识站、车型信息，查费率表，计算通行费金额，回写出口标识，通过复合消费
8、完成扣款操作；同时写入合建站的入口信息；6. 根据车道计算机控制指令正确控制车道设备的动作，包括：自动栏杆的升起（自动栏杆的下落由栏杆自身控制） 、通行信号灯的切换、闪光报警器的开启和关闭、费额显示器的显示等。7. 完成车道和收费站之间的数据交换。包括：接受收费站下传的信息有同步时钟、费率表、预付卡黑名单、联网省份信息、里程表、收费站信息表、收费员信息表等系统设置参数等；上传 ETC 预付卡原始消费数据、车道的过车记录、上下班工班表等。其中省界合建车道还需将ETC 预付卡的入口信息传输给相邻省界收费站收费系统。8. 收费车道系统能够用独立作业的方式工作，当收费站服务器不工作或网络出现问题时，不
9、影响正常工作，作业参数、数据记录均存储在本地。在车道长期独立工作时，可通过人工的方式用其他存储介质将收费数据上传至收费站。9. 如果车辆通过 ETC 车道时出现异常，车道系统将拦截该车辆，不允许通过，系统不再对该车辆进行处理，由工作人员引导至旁边的 MTC 车道通过。2.1.2、ETC 入口车道系统功能在正常情况下，入口车道应至少具备以下功能：1. 能够控制 RSU 与其通信区域内的 OBU 建立通信链路，完成双向认证以及入口信息写入。2. 能够按照 OBU ID 及用户信息核对是否在黑、灰名单之列。3. 将入口车道信息写入 OBU 后，能够根据执行结果控制车道外部设备（车道信号灯、自动栏杆、
10、信息显示屏等）状态，放行或拦截车辆。4. 系统自动生成过车记录保存到本地数据库，同时可以通过网络上传至收费站。5. 能够与收费站实现实时数据通信，以完成数据的自动传输；如果通信链路长期故障，可以人工通过移动介质（可读写光盘/U 盘/软盘等）对 ETC 车道进行数据采集，到收费站进行数据上载以实现人工传输数据。6. 能够处理异常情况（无 OBU、OBU 故障、非法 OBU 等） ，凡是异常情况，需要做报警处理，并将本次异常记录信息存储本地数据库，同时通过网络上传至收费站。7. 能够处理特殊情况（如黑名单、灰名单、U 转等） ，凡是特殊情况应能启动相应的车道状态，如灰名单车辆，将车道状态置于 ET
11、C 车道警告通行状态；如黑名单车辆，将车道状态置于 ETC 车道车辆阻截状态。8. 能够接收收费站下发的系统参数及数据表格（时钟参数、费率表、黑名单、灰名单等） ，并受控使其有效。9. 部分非关键设备发生故障时，系统仍然能够继续工作。10. 能够自动检测其外围设备故障，将其结果存本地数据库的同时，通过网络上传至收费站。在正常情况下，所有设备的电源供应正常，车道控制机、路侧设备、车道读写天线、车辆检测器、车牌自动识别设备、车道摄像机等设备均运作正常，入口 ETC 车道至少具有以下功能：ETC 车道能够根据车辆检测器的信号，控制读写天线发出信号，能够使进入其通信区域内的电子标签被唤醒且发出响应信号
12、。1. 当车道读写天线接收到电子标签发出的响应信号，立即与电子标签之间的通信正式建立。2. 在电子标签读写器与电子标签之间的通信过程中，电子标签读写器会读取电子标签上的信息，包括电子标签编号、合同类型等信息。根据电子标签编号核对无效电子标签名单、灰名单和黑名单。3. ETC 系统将入口站号、车道号、时间等入口信息写入电子标签，核对后控制车道通行灯、电动栏杆，放行车辆；并将本次交易数据存本地数据库同时通过网络上传至收费站系统。4. 入口 ETC 系统能够与收费站系统实时实现数据通信，以完成数据的自动传输；如果通信链路长期故障，可以人工通过移动介质（可读写光盘U 盘等）于 ETC 车道进行数据采集
13、，到收费站进行数据上载以实现人工传输数据；无论采用自动传输还是采用人工传输，ETC 系统均能充分保证 ETC 车道数据的真实性、可靠性、完整性和一致性。5. 入口 ETC 系统能够处理意外事件（电子标签故障、非本系统电子标签、车辆没有安装电子标签等） ，凡是意外事件需要做报警处理（向收费站发送报警信号、启动图像捕获系统） ，将处理的信息存本地数据库的同时通过网络上传至收费站系统。6. 入口 ETC 系统能够处理特殊事件（无效电子标签、黑名单、灰名单等），凡是特殊事件需要做报警处理（向收费站发送报警信号、启动图像捕获系统） ，将处理的信息存本地数据库的同时通过网络上传至收费站系统。7. 入口 E
14、TC 车道系统能够接受收费站系统下发的系统参数（时钟参数、电子标签参数等）并受控使其有效。8. 入口 ETC 车道系统能够独立工作，部分非关键设备的故障仍然能够工作；上级系统的故障不会影响其正常运行。9. 入口 ETC 车道系统能够自动检测其周边外围控制设备的故障，将其结果存本地数据库的同时通过网络上传至收费站系统。2.1.3、ETC 出口车道系统功能在正常情况下，出口车道应至少具备以下功能：1. 能够控制 RSU 与其通信区域内的 OBU 建立通信链路，自动完成双向认证，计算通行费额，扣除本次通行费额，并将本次交易信息写入OBU。2. 能够根据交易执行结果控制车道外围设备放行、警告通行或拦截
15、车辆，并将出口信息和入口信息组成一条完整的原始收费交易记录数据存入本地数据库，同时通过网络上传至收费站。3. 能够按照 OBU ID 及用户信息核对是否在黑、灰名单之列。4. 能够与收费站实现实时数据通信，以完成数据的自动传输；如果通信链路长期故障，可以人工通过移动介质（可读写光盘/U 盘/软盘等）对 ETC 车道进行数据采集，到收费站进行数据上载以实现人工传输数据。5. 能够处理异常情况（无 OBU、OBU 故障、非法 OBU 等） ，凡是异常情况，需要做报警处理，并将本次异常记录信息存储本地数据库，同时通过网络上传至收费站。6. 能够处理特殊情况（如黑名单、灰名单、U 转等） ，凡是特殊情
16、况应能启动相应的车道状态，如灰名单车辆，将车道状态置于 ETC 车道警告通行状态；如黑名单车辆，将车道状态置于 ETC 车道车辆阻截状态。7. 能够接受收费站系统下发的系统参数及数据表格（时钟参数、费率表、黑名单、灰名单等） ，并受控使其有效。8. 部分非关键设备的故障时，系统仍然能够继续工作。9. 能够自动检测其外围设备的故障，将其结果存入本地数据库，同时通过网络上传至收费站。在正常情况下，所有设备的电源供应正常，车道控制机、路测设备、车道读写天线、车辆检测器、车牌自动识别设备、车道摄像机等设备均运作正常，出口 ETC 车道至少具有以下功能：ETC 车道能够根据车辆检测器的信号，控制读写天线
17、发出信号，能够使进入其通信区域内的电子标签被唤醒且发出响应信号。1. 当车道读写天线接收到电子标签发出的响应信号，立即与电子标签之间的通信正式建立。2. 在电子标签读写器与电子标签之间的通信过程中，电子标签读写器会读取电子标签上的信息，包括电子标签编号、合同类型、车型代码、入口收费站编码、入口车道、通过入口收费站的日期和时间等信息。根据电子标签编号核对无效电子标签名单、灰名单和黑名单。3. 出口 ETC 车道系统计算通行费额，将出口收费站编码、出口车道、收费金额、通过出口收费站的日期和时间等写入电子标签，核对后控制车道通行灯、电动栏杆，放行车辆；并将出口信息和入口信息组成一条完整的原始收费交易
18、记录数据存本地数据库同时通过网络上传至收费站系统。4. 出口 ETC 系统能够与收费站系统实现实时数据通信，以完成数据的自动传输；如果通信链路长期故障，可以人工通过移动介质（可读写光盘/U 盘等）于 ETC 车道进行数据采集，到收费站进行数据上载以实现人工传输数据；无论采用自动传输还是采用人工传输，ETC 系统均能充分保证 ETC 车道数据的真实性、可靠性、完整性和一致性。5. 出口 ETC 系统能够处理意外事件（电子标签故障、非本系统电子标签、车辆没有安装电子标签等） ，凡是意外事件需要做报警处理（向收费站发送报警信号、启动图像捕获系统） ，将处理的信息存本地数据库的同时通过网络上传至收费站系统。6. 出口 ETC 系统能够处理特殊事件（无效电子标签、黑名单、灰名单等），凡是特殊事件需要做报警处理（向收费站发送报警信号、启动图像捕获系统） ，将处理的信息存本地数据库的同时通过网络上传至收费站系统。7. 出口 ETC 车道系统能够接受收费站系统下发的系统参数（时钟参数、电子标签参数、费率参数等）并受控使其有效。8. 出口 ETC 车道系统能够独立工作，部分非关键设备的故障仍然能够工作；上级系统的故障不会影响其正常运行。
